Kaskode

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Gå til: navigasjon, søk
Kaskode med npn Bipolar-transistorer og forspenningsnettverk.

Kaskode er betegnelsen for et forsterkertrinn som består av to aktive forsterkningselementer av samme polaritet. Det kan være radiorør, bipolare transistorer eller felteffekt-transistorer eller en blanding. Radiorør er i denne sammenheng å betrakte som NPN eller N-kanal. Illustrasjonen bruker to bipolare NPN transistorer.

Formålet med en kaskodekopling er hovedsakelig å øke øvre grensefrekvens som en forsterker med disse aktive komponentene kan oppvise, i en vesentlig grad. Kort sagt virker kaskoden med det hovedformål å redusere virkningen av Cp for transistoren Q2. Cp er en av transistorens parasittkapasiteter.

Utgangspunktet er den vanlige felles-emitterforsterkeren som vi får når vi fjerner R3, C3 og Q1. Kollektoren til Q2 jobber da mot R4. Kollektorens signal er fasevendt i forhold til basens. Dette vil si at basen får en sterk motkopling via Cp, som slik setter den øvre grensefrekvensen. Beregninger viser at Cp kan tenkes erstattet av en kondensator fra kollektor til jord med en verdi som blir trinnets spenningsforsterkning pluss 1 ganger Cp. Dette er en alvorlig begrensning som det er all grunn til å prøve å unngå. Cp kalles millerkondensatoren og den frekvensreduserende virkningen kalles miller-effekten.

Amerikaneren John M. Miller beskrev denne effekten i 1919.

Kaskodekoplingen er meget elegant idet den holder kollektorspenningen fast på et gitt DC-nivå slik at Cp knapt får noen innvirkning. Signalet gis videre i form av strøm, ikke spenning. Q1 er satt inn i en felles-basiskopling, C3 skal avkople basen helt. Kollektorstrømmen til Q2 går omtrent uforandret igjennom Q1 og utgangsspenningen dannes over R4 som i den enklere forsterkeren. En Cp er også tilstede i Q1, men dens virkning er nå bare 1xCp siden basis er avkoplet. Grensefrekvensen som følge av Cp blir derfor

\ fg = {1 \over (2 \pi \cdot R4 \cdot Cp)}

uavhengig av spenningsforsterkningen G, hvor den for det enklere trinnet var G lavere.

Et kaskodetrinn er også langt mere linjært enn et felles-emittertrinn siden spenningen er konstant på Q2 sin kollektor og strømforsterkningen er 1 i Q1, uavhengig av dens kollektorspenning.

Illustrasjonen viser et DC spenningseksempel. Siden Q2 kollektor ligger fast kan den gjerne ligge lavt; den gis av basespenningen til Q1. Kollektorspenningen til Q1 er lagt slik at den vil klippe symmetrisk. R6 skal være kildeimpedansen og ikke en diskret komponent. For svært lave kildeimpedanser opptrer forøvrig ikke problemet som kaskoden løser.

Ordet kaskode ble først brukt i en artikkel av F.V. Hunt and R.W. Hickman i 1939, antakelig som en sammensetning av kaskade og triode.